[發明專利]一種基于采動裂隙場量化優選的瓦斯精準抽采方法

在審

• 申請號: 202210314171.6
• 申請日: 2022-03-28
• 公開（公告）號: CN114658475A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 鄒全樂;冉啟燦;張碧川;劉涵;馬騰飛;孔繁杰;陳子涵;周小莉
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21F17/18;G06Q10/06;G06Q50/02
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

發明提供一種基于采動裂隙場量化優選的瓦斯精準抽采方法，包括進行現場測試；根據現場測試結果，確定裂隙帶范圍；量化表征采動裂隙；構建采動裂隙分形插值綜合評價模型，確定最優裂隙塊體空間坐標；基于裂隙場量化及采動裂隙分形插值綜合評價結果對定向長鉆孔終孔進行精準定位等步驟。本發明基于采動裂隙場量化，通過構建采動裂隙分形插值綜合評價模型，實現了采動裂隙量化表征優選，進而對裂隙帶瓦斯抽采鉆孔終孔位置進行精準定位，最終結合柔性主動護孔方式施工定向長鉆孔，實現并保障了裂隙帶卸壓瓦斯抽采的持續高效。

技術領域

本發明涉及礦山工程領域，特別涉及一種基于采動裂隙場量化優選的瓦斯精準抽采方法。

背景技術

我國是煤炭資源大國，同時也是煤炭生產及消費大國，煤炭在未來仍會是我國能源的“壓倉石”，煤礦安全生產受到瓦斯等諸多災害的制約。裂隙帶長鉆孔瓦斯抽采是治理煤礦瓦斯超限的主要技術手段之一。在煤層開采過程中，覆巖垮落、移動并產生大量裂隙，導致卸壓瓦斯從吸附態變為游離態不斷解吸。故研究采動裂隙分布與精細量化，對于實現裂隙帶瓦斯抽采位置精準定位具有重要意義。然而通過傳統的經驗公式計算定位是不足以實現裂隙帶瓦斯精準抽采的，同時還需保障鉆孔鉆進過程中不發生偏斜。目前，亟需考慮裂隙場精細量化與柔性護孔兩方面，進而實現裂隙帶卸壓瓦斯精準高效持續抽采。

因此，亟需開發一種基于采動裂隙場量化優選的瓦斯精準抽采方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于采動裂隙場量化優選的瓦斯精準抽采方法，以解決現有技術中存在的問題。

一種基于采動裂隙場量化優選的瓦斯精準抽采方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)進行現場測試；

2)根據現場測試結果，確定裂隙帶范圍；

3)量化表征采動裂隙；

3.1)基于砌體梁理論構建采動裂隙塊體破斷模型，對采場覆巖裂隙關鍵參數進行計算；

3.2)結合相似模擬試驗，對開采后的覆巖垮落、裂隙發育圖像進行二值化處理，然后進行網格化處理，最后統計開度、角度、面積、頻數等采動裂隙參數；

4)構建采動裂隙分形插值綜合評價模型，基于評價結果，確定最優裂隙塊體空間坐標；

4.1)采用關聯維數計算裂隙參數指標分形維數，構建采動裂隙分形插值綜合評價模型；

4.2)基于采動裂隙分形插值綜合評價結果，確定最優裂隙塊體空間坐標；

5)基于裂隙場量化及采動裂隙分形插值綜合評價結果對定向長鉆孔終孔進行精準定位。

進一步，一種基于采動裂隙場量化優選的瓦斯精準抽采方法，其特征在于，在步驟1～2)中，現場測試包括：

采用微震監測系統觀測裂隙帶高度；

a)在底抽巷頂板處布置若干錨桿，安裝的直徑為20mm，錨桿上部端頭進入頂板巖層內5m，錨桿垂直于頂板布置，相鄰兩根錨桿間距48m；

b)現場布置監測用微震監測系統。值得說明的是，該系統主要包含4部分，傳感器(收集數據)、監測分站(數據采集服務器)、線纜傳輸系統(將測得的數據實時傳輸至工業環網)、工控服務器(數據存儲終端，負責接收經過工業環網傳輸的數據)；傳感器布置在底抽巷頂板上，各傳感器之間通過信號線連接至井下分站的信號采集控制端口，信號從主站經過工業環網傳遞至布置在井上主機服務器終端，并通過電纜實現與井下工作站的連接以及數據的傳輸，傳感器間距48m，整體的監測周期為15天至30天左右；

c)在設備運輸安裝完成后，監測并收集數據，可以采用觸發模式，即啟動傳感器及采集設備，監測數據由底抽巷布置的微震傳感器通過電纜線傳送至井下工作站，然后經光纖傳送至數據存儲和處理終端；